深竖井提升与井筒装备系统研究与分析

王春雷，王祥辰

（山东黄金矿业股份有限公司新城金矿，山东 莱州 261438）

现阶段，我国矿山的浅部资源已经慢慢的进入一个开采后期，随着开采的逐步结束，浅部资源已经无法满足越来越深开采深度的要求，所以矿山项目中，我们经常会遇到深竖井这样一个工程类型，其提升与井筒装备系统是一个值得深思的课题。在实际工作中，在竖井内提升的时候，该如何保证物料运行的稳定性以及人员的安全性，又该如何在井筒提升设施使用的过程中最大程度的降低成本，并且如何有效的提升井筒装备系统的安全性与稳定性，我们需要进行多方面的技术研究。本次研究在确定主题深竖井提升与井筒装备系统研究与分析的基础上分析研究了深竖井的主要技术关键点，促使后期实施深竖井工程提供了切实的参考以及依据。

1 深竖井提升系统的配置

通常情况下，对于地下矿山提升系统来说，主要的两种类型是：第一种是斜井提升，第二种是竖井提升，竖井提升还可以被分为单绳提升系统和多绳提升系统两种，主要的划分标准是提升钢丝绳数量的不同以及使用的提升机不同。并且还可以分为以下三个系统类型：第一个是箕斗提升系统、第二个是混合提升系统、第三个是罐笼提升系统，这是按照提升容器的类型分类的结果。对于竖井提升系统的作用，主要就是联系井上、井下的一个非常重要的咽喉通道，在在井筒沿垂直方向设置竖井提升系统主要作用就是运输物流和人流，并且还需要负责提升矿石和废石、下放材料、升降人员和设备。在矿山生产的整个过程中，竖井提升系统的设置都是非常重要的，其地位不言而喻。通常情况下，多绳摩擦式提升机是深竖井提升系统的第一选择，这个多绳摩擦式提升机最为显著的优势就是设备非常轻，钢绳直径较小，不存在大耗电问题。现阶段，我国国内一般会选择多绳摩擦式提升机。按照项目条件的差异跟不同，需要从根本上结合具体情况决定是选择落地式还是选择塔式，确定两项技术的技术经济收益值之后才能决定。倘若在地面上安装多绳提升机，在井架的过程中，会安装一些配套的设施以及设备等。在将塔式安装在井塔上的时候，设置好提升机、导向轮等设备，设置好电动机极配电控制的安装以及设置。在提升机布置的时候，设置好的安全距离，检修设备、维护设备。在深竖井提升系统配置的时候，还需要从根本上重视竖井设计选型相关的工作。并且，对于现阶段大部分深竖井来说，分期装载情况是存在的，在遇到上述情况的基础上，在分期装载的前期的时候，会完善相关的井筒下部封闭隔离的方法，可以有效的回收创造粉矿，以此为为基础稳定运行竖井提升系统，以此为基础实现运行成本的节省。

2 深竖井井筒装备的配置

在实际工作中，矿井提升是深竖井井筒装备中可以高速的、安全的运行的重要组成部分，井筒装备可以划分为钢丝绳罐道、刚性罐道，这是按照按罐道结构形式的不同来划分的。刚性罐道包括很多种钢质罐道，方形空心型钢、钢轨、型钢组合等，随着社会的发展，基本上不愿意使用钢轨罐道和型钢组合罐道，在国外，很多的深井矿山使用的钢罐道类型都是外卷边槽形型的罐道类型，螺栓是连接罐道跟梁两者的器件，在连接的部位是不需要进行焊接附件操作的，所以，可以灵活的安装罐道接头，安装起来还可以得到非常显著的精度[1]。

在我国，大部分深竖井矿山都是使用到钢丝绳罐道，所以存在较多的钢丝绳罐道，钢丝绳罐道的使用可以促使提升速度得到大大的提升，但是，如果选择使用刚性罐道，就会从根本上降低井筒的净断面积，还会减少竖井的实际掘进工程量。但是，因为现阶段我国国内还没有掌握外卷边槽形型钢罐道技术，外卷边槽形型钢罐道技术是一项非常新型的技术。在安装的过程中，对于方形空心型钢罐道的设置来说，安装施工精度是要求比较高的，因此，速度会大大限制。现阶段，在加深竖井深度的过程中，我们需要从根本上重视以及关注深竖井刚性罐道技术的时候。

3 深竖井工程实例分析

3.1 深竖井工程的概况分析

设置分析案例为土耳其Kure 铜矿项目，在土耳其Kure 铜矿开采的前期阶段，整个阶段是露采阶段，对于整个铜矿的开采都属于一个深部资源的开采，对于矿山的开采来说，对于深部矿体的开采，完善一条混合井服务的新掘进，倘若使用的是混合井系统，那么就可以选择使用落地多绳的提升操作。详细的提升任务如下所表达：提升材料、提升人员、提升废石、提升矿石等。在井筒内，设置了提升设备两套，其中一套则是罐紧急罐笼提升系统，另一套则为复合箕斗+箕斗提升系统。其中，混合井井筒深度大小为960m，为了从根本上满足采矿生产的实际需要标准，对于混合井来说，需要完善两个箕斗装矿点的设置，主要包括：第一个是上部装矿点，第二个是下部装矿点，在实际生产的过程中，对于上部装矿点的首先运行，在安装好下部装载破碎系统后，在采矿巷道以及形成溜井形成之后，则应第一时间停止上部装矿点。设置井筒直径大小为φ6.5m，设置井口标高大小为1111.16m，箕斗卸矿标高大小为1135m。对于前期装载安装来说来说，如果低于470mL 水平的话，在后期的时候，弃放应该低于470mL 装载水平，完善一系列装载需要基于230mL 水平这个标准，针对主井的设置，一般会满足170m 井底标高，按照一次安装到底的原则完善罐道绳的一系列安装。在使用复合箕斗罐笼，对于提升人员的过程中，其设置了共4 个停靠点，第一个是1111m L，对应的是井口位置、第二个是710mL、第三个是470mL、第四个是230mL。

（1）方案一。箕斗-单层罐笼的复合箕斗是6m³的主提升，箕斗则为6m³提升系统，其这是的终端荷载最大为26t，复合箕斗提升人员一次最多达到17 人。前期达到V1=11m/s 的提升速度，后期达到V2=13m/s 的提升速度，并且实现了 V=8m/s 的提升人员时速度，对应的方案一断面配置详细如下图1。

图1 方案一复合箕斗+ 箕斗断面配置图

（2）方案二。使用平衡锤提升系统+11.5m³复合箕斗（箕斗-单层罐笼）进行主提升，终端荷载最大达到49.5t，复合箕斗一次最多提升人员为17 人。最大提升速度V=13.19m/s，方案二断面配置见图2。

图2 方案二复合箕斗+ 平衡锤断面配置图

（3）方案三。将整体向上提升11.5 立方米，箕斗和单层罐笼提升系统，其底部尺寸为2400×1450mm。箕斗整体可支持48.5t的载荷，每层最大载荷人数17 人。速度最快可达到V=13.19m/s，具体断面情况通过图2 来显示。

图3 方案三箕斗 + 单层罐笼断面配置图

站在经济成本以及技术水平角度来比较的话，第一种方案的优势要大于后两种方案，且整体成本是最低的，而且还能够实现竖井断面进风，对此，第一种方案为此次项目的主打方案。

3.2 创新竖井断面配置技术

竖井内部需要借助不同管道以及不同规格的线缆来实现其正常工作，而且大多是采用国标形式来布置，其中，通过图4 可以看出，内部的设计主要是以螺栓挤入式管子支架为主，而且图5 中也重点突出了重力式梯形电缆支架的作用，这种设计的价值，一方面是为了将井筒内部空间最大化，另外还有效保证了电缆的工作效率。另外，土耳其竖井安装领域已经十分成熟，且同样是以此种设计方法进行安装的，因此我国的安装方式和流程可借鉴土耳其在这方面的经验。

图4 螺栓挤入式单侧紧固竖井管子支架

图5 重力式梯形衬垫新型竖井电缆支架

本项目胶带装在水平方面，基本是按照防冲击箕斗装矿装置来进行布置的，其工作流程和原理如下：在对输送对象进行精准计算后，由胶带输送机直接把矿石输送到箕斗中，在此过程中，计量时主要是借助于输送机中间所安装的称重架以及称重单元来实现，然后在得到准确数字后再将信息直接通过传感器而传递到控制平台上，紧接着将物料置于输送机上，等到箕斗回归原位后，再将物料直接倒进去。这种技术的使用价值就在于可独立完成受料、转运、计量（称重）等过程，这样一来在保证完成任务的前提下只需更少的工作量就能完成，有助于项目的快速推进；另外，计算精度较高，一般可达到0.16%～0.42%。装置装矿时，还能够保证物料均匀持久的运输，尽可能环节钢丝绳所面对的各种压力，进而有助于增加钢丝绳的使用周期，并能够使其应用价值提升到最高，通常来说，该系统大多用于深井大载荷、高速系统中。图6 所显示的就是该系统的整体布局。

图6 防冲击箕斗装矿装置结构图

4 结束语

（1）此次研究的主题基本是以筛选深竖井提升系统方案为主，同时还提出了可行方案在运作过程中需要解决的其他问题，比如要重视井底排水系统的效率以及矿粉的回收质量等，对于分阶段提升的竖井，可尝试隔离的方式来进行操作，进而能够有效控制各项支出。（2）项目能否安全进行，直接取决于深竖井的井筒装备的配置，无论是钢丝绳灌道还是钢性罐，都有不同的优势和弱点，对于深度较大的竖井而言，特别要保证刚性罐道的安装质量和安全性，尽可能保证其正常运行，降低额外成本的支持。（3）经研究和梳理土耳其 Kure 铜矿项目井筒的具体安装方式和流程后，本文作者发现，保证钢丝绳罐道的正常运行的必要条件就是要计算好容器之间的距离，而该项目由于部分新技术的参与，使得整体提升的稳定性与安全性得到了很大提升。而是否引进成功的安装经验和理念，则需要与施工方以及设计方等共同探讨和确定，这样一来才能够保证预期目标的有效实现。经本次研究，希望能为相关装置的安装提供一些可参考的模式和建议，并填补国内关于深竖井设计与施工技术科研方面的不足与漏洞。